В печах большой емкости (100 т и более) глубина металлической ванны превышает 1,2м, а диаметр на уровне раздела металл—шлак 5м. Большая глубина ванны затрудняет протекание диффузионных процессов между металлом и шлаком, а большой диаметр печи очень усложняет скачивание шлака. В большегрузных печах наблюдается очень слабое поверхностное перемешивание металла дугами. Так, если в печи емкостью 0,5т дугами перемешивается около 30% объема металла, то в 30-т печи — лишь около 3%. По этому в печах большой емкости может происходить перепад температур по глубине ванны, Достигающий 100°С и более, а химический состав металла может быть неравномерным.
Перемешивание металла вручную металлическими гребками в большегрузных печах малоэффективно, требует значительного времени и является очень тяжелой операцией.
В 1928г. Л. И. Морозенский предложил использовать для перемешивания жидкого металла вращающееся электромагнитное поле. Этот метод перемешивания металла, усовершенствованный другими исследователями, в последнее время используется все шире, особенно при производстве стали в крупных дуговых электропечах.
Сущность электромагнитного перемешивания заключается в том, что при помощи располагаемого под днищем печи устройства в ванне жидкого металла наводятся индукционные токи. Взаимодействие токов с электромагнитным полем, создаваемым устройством, вызывает появление электродинамических эффектов, приводящих нижние слои металла в движение, происходящее в определенном направлении. Верхние слои металла, естественно, двигаются в обратном направлении.
Известны два способа электромагнитного перемешивания металла: при помощи поля, создаваемого вращающимся электромагнитом (ротором), и при помощи «бегущего» поля, создаваемого неподвижным электромагнитом (статором). Вращающийся электромагнит вызывает неупорядоченное движение металла и поэтому не находит широкого применения.
Для перемешивания металла с целью выравнивания химического состава и температуры по объему ванны и для облегчения скачивания шлака используют «бегущее» поле, создаваемое статическим электромагнитом. Статор выполняют в виде вытянутого сердечника, изогнутого по форме днища печи. Обмотки статора питаются двух фазным током низкой частоты (0,5—2 Гц) с углом сдвига фаз 90°. Целесообразность использования токов низкой частоты диктуется тем, что с понижением частоты возрастает перемешивающее усилие (эти две величины связаны обратной зависимостью), а двухфазный электромагнит со сдвигом фаз на 90° создает «бегущее» поле — плоское поле, перемещающееся в заданном направлении.
Переключением полюсов катушек можно изменить направление движения металла на обратное. Переключение полюсов одной из катушек вызывает встречное движение потоков металла вдоль оси статора, что может быть использовано для транспортировки шлакообразующих и легирующих добавок в горючую зону печи под электроды (рисунок 1).
